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Elektrolytischer Wasserzersetzer. Die Wirtschaftlichkeit der Elektrolyse
von Flüssigkeiten und somit auch der Wasserzersetzung erfordert, daß der Widerstand
der Zersetzerstelle und demnach die Spannung zwischen ihr-en Elektroden möglichst
gering wird. Andererseits steht zum Betrieb der Zersetzer meist eine Gleichstromspannung
zur Verfügung, die ein Vielfaches derjenigen beträgt, die für eine Zersetzerzelle
erforderlieh ist. Das Hinte#einanderscha-Iten von so vielen Zersetzerzellen, bis
die Spannung der Zellenreihe der Nutzspannung entspricht, ist schon umständlich,
wenn die Zersetzung unter Atmosphärendruck stattfindet. Sollen jedoch die beiden
gewonnenen Gase getrennt unter Druck aufgefangen werden, so wird die Anlage zu umständlich
im Aufbau und zu unübersichtlich füi den Betrieb, als daß auch dann noch die zur
-#"erfügung stehende hohe Gleichstronispannting Anwendung finden ki.nnte.
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Die Erfindung ermöglicht nun doch die Benutzung hochgespannten Gleichstromes
für einen elektrolytischen Wasserzersetzer, #ei welchem die beiden Gase getrennt
unter Druck aufgefangen werden, ohne daß die vorher erwähnten -Nachteile auftreten,
und zwar wird dies dadurch ereicht, daß in dein Druckgefäß niehrere Zersetzer7,ellen
voneinander isoliert hintereinander geschaltet sind, während der im Druckraum enthaltene
Elektrolyt züi allen Zellen Zutritt hat. Damit hierbei der Strom, welcher sich im
Elektrolvten unter Umgehung des Strornübergangs zwischen den beiden Elektrodenreihen
eder Zelle bilden könnte, gegenüber dein 'Nutzstrom praktisch ver - nachlässigbar
wird, empfiehlt es sich, den Stromweg zwischen den positiven Polen benachbarter
Zellen lang und mit hohem Widerstande einzurichten, was besonders dann gut ausführbar
ist, wenn der Elektrolvt zwischen zwei Zellen auf einer längeren Strecke zwischen
Flächen gleichen Potentials geführt wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens,
(las, soweit sich übersehen läßt, den Vorzug
vor atideren verdient,
und zwar stellt Abb. i den oberen Teil eines stehenden Druckgefäßes im Längsschnitt
dar, bei welchem die hintereinander geschalteten Zersetzerzellen übereinander angeordnet
sind.
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Abb. 2 ist ein Schnitt nach A-B der AN). i, w ährend Abb.
3 einen einzelnen. Zers-etzerkörper besonderer Bauart im Längsschnitt darstellt,
aus welchem die Zersetzerreihe gebildet ist.
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In einem Gefäß a, das etwa die Form einer druckfesten Stahlflasche
hat, sind in dem dargestellten Ausführungsbeispie1 eine Reihe von elektrolytischen
Zellen g übereinanderliegen:cl angeordnet, und zwar sind die einzeln-en Zellen
ringförmig ausgebildet und durch scheibenförmige Isolierstücke q sowie durch Isolierringe
r derart voneinander getrennt, daß die positiven Elektroden s jeder Zelle auf der
einen Seite, die negativen Elektroden t auf der anderen Seite der Zellenreihe im
Druckgefäß liegen. Die Elektroden s bzw. t sind in dein dargestellten Ausführungsbeispiel
in jeder Zelle als mehrfach übereinander angeordnete Ringelektroden in Form von
Kegelmantelteilen ausgebildet, wo-bei die positiven Elektroden s mit ihrem oberen
Ende an der inneren Ringwand. s' jeder Zelle, die oberen Enden der negativen Ringeliektroden
t an der äußeren zylindrischen Wand t' der Zelle befestigt sind. Hierbei überragt
der Rand jeder Ringelektrode zweckmäßig den Rand der unter ihr liegenden Elektrode
und ist etwas nach abwärts gekrümmt, um aufsteigen-de Gasblasen gut aufzufangen.
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jede Zelle ist durch einen der Lage und Form der' Elektroden s und
t angepaßten schmalen Kanal f mit der benachbarten Zelle verbunden. Dieser
Kanal wird durch einen Doppelboden der Zelle begrenzt und steht durch Öffnungen
p an seinem einen Ende mit der unter ihr liegenden, an seinem anderen Ende
mit der über ihr liegenden Zelle in Verbindung, derart, daß der Weg des Elektrolyten
zwischei zwei benachbarten Zellen verhältnismäßig lang wird, jedoch hat durch diese
Verbindung der Zellen untereinander der im Druckgefäß a vorhandene Elektrolyt ohne
weiteres zu allen Zellen Zutritt.
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Der Zusammenbau der Zellenreihe wird nun durch die besondere Form
der die Zellen bildenden Einzelteile wesentlich erleichtert. Abb. 3 zeigt
einen Einzelkörper e der Zellenreihe. Dieser Körper e!ithält in seinem oberen Teil
die äußere, negative Zellenwand t' der einen und in seinem unteren Teil das Rohrstück
s', welches die innere, positive Zellenwand der nächst unteren Zelle bildet.
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Die Wand t' trägt innen, die Wand s außen die mit Abstand übereinandergelagerten,
in Form von Kegelmantelflächen geführten Elekroden t bzw. s. Beide Ringwände
s', t' sind durch die im Querschnitt V-förmi-eii Wände e' und e" miteinander
%Verbunden, welche den Kanal p für den Elektrolyten begrenzen. Die Wände
e' und e" stellen auch die unmittelbare elektrische Verbindung zwischen den positiven
Elektroden der einen und den negativen Elektroden der benachbarten Zelle her. Sämtliche
Teile im Innern des Druckgefäßes a, mit Ausnahme der Elektrodenringe s, t
selbst, sind mit einer Isolierschicht überzogen. Die Zellenreihe läßt sich nun-
einfach durch Aufeinanderschichten der Körper e unter Zwischenschaltung der Isolierkörper
q und r herstellen.
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Sobald die beiden äußersten Körper der ganzen Zellenreihe,
d. h. in dem dargestellten Ausführungsbeispiel die oberste und unterste Zelle,
mit den positiven bzw. negativen Polen einer Stromquelle von entsprechender Spannung
verbunden werden, entwickeln sich in allen hintereinander geschalteten Einzelzellen
g der Reihe durch den Strornübergang zwischen den Elektrodensätzen s
und t die Gase, welche zwischen den schrägstehenden Elektrodenringflächen
nach aufwärts steigen und, durch die entsprechend in den Wandungen s' und
t' angebrachten Öffnungen i bzw. k getrennt, in die Sammelräume li,
h'
strömen. jeder dieser Sammelräume, welcher oben und unten durch die Isolierstücke
q bzw. r begrenzt wird, steht durch ein gesondertes Gasstie-rohr c bzw.
d mitdem Hauptspeicherraum 1 bzw. in des Druckgefäßes in Verbindung.
Die Führung des Gases in Röhren gewährleistet eine Erhöhung des Auftriebs der Gasblasen
und damit einen regeren Umlauf des Elektrolyts, wodurch die Gefahr der Mischung
der beiden Gase erheblich verringert wird. Auch wird durch die treppenförmige Üherdeckung
der unteren Elektrodenflächen durch die oberen und durch den nach unten gebogenen
Elektrodenrand ein Ab-
gleiten und Hinüberwandern der an den Elektrodenrändern
entstehenden Gasblasen in die Räume des anderen Gases verhindert.
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Der durch die Gasstcömung mitgerissene -Elektrolyt folgt in Form von
Schaum bis zu den St#Ilen c', d', an welchen die Gasführungsrohre
nach abwärts gekrümmt sind. Von dort kehrt der Elektrolyt in Form von Tropfen in
die ruhende Elektrolytmenge zurück. Diejenige Elektrolvtmen"-e, welche als .Ersatz
für das in den einzelnen Zellen entstandene Gas nachgefüllt wird, bewegt sich in
Richtung der gestrichelten Pfeile it in dem Ringraum o zunächst der Innenwand des
Druckgefäßes a nach abwärts. Er dringt dann durch die Doppelböden der einzelnen
Zellen un#d durch die Öffnungen p in die einzelnen
Zellen
ein, kann aber auch jeder Zelle durch besondere Rohre zugeführt werden.
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Außer dem vorher beschriebenen Stromweg zwischen den gegenüberstehenden
Rän-(lern der Elektrodenreihe s, t und durch die V,förrnigen Wandungen e'
und e" von der b Z-,
inneren positiven Zellenwand s' zu der äußeren negativen
Zellenwand t' der Lenachharten Zelle wären noch die folgenden beiden Stromwege -denkbar:
Der Strom könnte von den negativen Polen cler einen Zelle durch den Elektrolyten
selbst, unter Umgebung der Elektroden, zu den positiven Elektroden der benachbarten
Zelle ge langen. Dieser Weg ist dadurch unmöglieb gemacht, daß die elektrolytische
Verbindung der Zellen innerhalb des Doppelbodens e' und-e" erfolgt, also längs Flächen
gleichen Potentials. Der andere, unerwü*nschte Weg, welcher dem Strom noch frei
stände, verläuft von einem Pol irgendeiner Zelle durch das zugehörige Gassteigrohr
und den in diesem Rohr mit dem Gas mitgerissenen Elektrolytschaum sowie die abtropfenden
Elektrolytteile in die ruhende Elektrolytmenge (vgl. den durch die Ziffern 1, :2,
3 und 4 angedeuteten Weg). Dieser Stromweg ist jedoch so lang und besitzt
einen so hohen Widerstand, daß durch ihn praktisch ein Stromverlust nicht eintreten
kann. Es bleibt also dem Strom nurder erwünschte Weg zwischen den Elektrodenpaaren
s, t der gesamten Zellenreihe unter Gasentwicklung übrig. Selbst bei einem,
an sich sehr erwünschten, nur geringen Widerstand beim Strornübergang zwischen den
einzelnen Elektroden s, t
wird es durch Einbau, d. h. im vorliegenden
Falle durch Übereinanderschichten, genügend vieler Zellen in einem Druckrautn möglich,
einen beliebig hochgespannten Gleichstrom an die Klemmen des Druckgefäßes anzulegen.